基于WebGIS的物流信息系统的设计与实现

154/171基于WebGIS的物流信息系统的设计与实现作者姓名： 张三一指导教师： 李四二教授单位名称： 信息科学与工程学院专业名称： 计算机科学与技术东北大学2008年6月DesignandImplementationofWebGIS-BasedLogisticsInformationSystembyZHANGSanyiSupervisor:ProfessorLISierNortheasternUniversityJune2008毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：基于WebGIS的物流信息系统的设计与实现设计(论文)的差不多内容：(1)了解项目开发背景，分析项目进度治理系统功能需求，研究其设计及实现技术。(2)设计基于WebGIS的物流信息系统总体结构，实现物流企业中业务流程的所有必需功能。作为物流企业的治理软件，系统必需能够实现诸如发送物资、运输物资、装载物资、卸载物资、车辆线路编辑等功能。(3)总结归纳所完成的任务，弥补不足，以最短的时刻用最少的投入实现项目的开发。毕业设计（论文）专题部分：题目：设计或论文专题的差不多内容：学生同意毕业设计（论文）题目日期第1周指导教师签字：2007年3月5日基于WebGIS的物流信息系统的设计与实现摘要随着经济的进展和通信技术的提高，物流作为一种先进的组织方式和治理技术，被广泛认为是企业在降低消耗和提高劳动生产率以外的重要的利润源泉，在国民经济和社会进展中发挥着重要作用。本文在物流企业的正常运营中，基于GIS的信息系统差不多成为不可或缺的治理工具。在对WebGIS技术和物流企业需求进行分析的基础上，结合不同企业的业务流程的具体特点，设计了一套扩展性较强的基于WebGIS的物流信息系统。系统的要紧功能是将企业治理人员与运输车辆之间通过服务器连接起来，实现物流系统的监控和治理。系统采纳B/S架构，服务器端通过网络与车辆终端通信，向车辆发送操纵信息并猎取车辆的当前状态。同时它还和Web客户端进行交互，向客户端提供地图服务，并执行Web客户端的请求。Web客户端采纳Ajax技术与服务器端进行通信，通过动态地图监控车辆。它还实现了发送物资、编辑线路、发送消息等功能。考虑到可扩展性，系统重点实现了服务器端进行消息中转的消息队列，建立了Web客户端到车辆终端之间的消息通路，并能够随时更新消息队列中消息处理方式。本系统实现了物流系统的要紧功能，极大提高了企业的治理水平。本文首先进行了系统的需求猎取和业务分析。然后，采纳分层的方法对系统进行设计，叙述了消息队列框架的详细设计与实现，并叙述了服务器端和客户端功能模块的设计和实现。并通过对系统的测试，对其功能和性能进行评估。最后，进行了总结，介绍了系统的特点和不足之处，指出了下一步的工作方向。关键词：物流；WebGIS；消息队列DesignandImplementationofWebGIS-BasedLogisticsInformationSystemAbstractWithdevelopmentofeconomyandimprovementofcommunicationtechnology,asanadvancedmodeoforganizationandmanagementskill,logisticsiswidelyconsideredtobethemajorsourceofprofitsintheenterprisebesidesreducingconsumptionandraisinglaborproductivity.Itplaysanimportantroleinthenationaleconomyandsocialdevelopment.TheGIS-basedinformationsystemhasbecomeanindispensablemanagementtoolintheregularbusinessoflogisticsenterprise.BasedontheanalysisoftheWebGIStechnologyandrequirementsoflogisticsenterprise,aWebGIS-basedlogisticsinformationsystemwithhighexpansibilityisdesigned,accordingtospecificbusinessprocessesofvariouslogisticsenterprises.Themajorfunctionofthesystemistomakemanagercommunicatedwithvehiclesviatheserver,andtorealizemonitoringandmanagementoflogisticssystem.TheB/Sarchitectureisadoptedinthesystem.Theservercommunicateswithvehiclesthroughnetwork,sendingthemcontroldataandreceivingstatusdatafromthem.Atthesametime,serverinteractswithWebclients,providingwebmapserviceandexecutingclientrequests.WebclientcommunicateswithserverwithAjaxtechnology,monitoringvehiclesbywatchingdynamicmaps.Italsoimplementsfunctionssuchassendingcargo,editingroute,sendingmessage,etc.Aimingathighexpansibilityofthesystem,messagequeuekeptinserverisseriouslyimplemented.ItmeansthatamessagechannelbetweentheWebclientandvehiclesisestablished,andthehandlingmethodsofthemessagesinmessagequeuecanbeupdatedatanytime.Thesystemmeetsprimaryrequirementsandenhancesmanagementqualityofcustomer.Firstly,inthisthesistherequirementelicitationandthebusinessanalysisarecompleted.Thensystemisdesignedintomulti-layerarchitecture.Theparticulardesignandimplementationofmessagequeueframeworkaredescribed.Designandimplementationofthefunctionalmodulesofserverandclientarepresented.Functionandcapabilityofthesystemareevaluatedthroughtest.Atlast,systemtraitsanddeficienciesaresummarized,andnexttasksarepointedout.Keywords：Logistics;WebGIS;MessageQueue目录毕业设计（论文）任务书 I摘要 IIAbstract III第1章引言 51.1课题研究的背景和来源 51.2课题研究成果应用的实际意义 51.3本文的内容及要紧工作 5第2章相关技术简介 52.1GIS技术 52.2WebGIS技术 52.2.1WebGIS介绍 52.2.2WebGIS协议介绍 52.2.3WebGIS的开源平台 52.3Ajax架构 52.4Spring架构 52.5本章小结 5第3章需求分析 53.1系统实现目标 53.2系统运行环境 53.3系统的开发环境 53.4功能性需求描述 53.4.1发送物资 53.4.2查询物资状态 53.4.3提货 53.4.4查询系统信息 53.4.5配置车辆线路 53.4.6实时显示系统信息 53.4.7传递消息 53.4.8发送实时状态信息 53.4.9车辆完成运输段 53.4.10操作物资 53.4.11补充需求 53.5非功能性需求描述 53.6系统术语表 53.7本章小结 5第4章系统设计 54.1系统设计原则 54.2系统总体设计 54.3数据访问层设计 54.4服务层设计 54.5Web服务层设计 54.6消息处理部分设计 54.6.1消息队列设计 54.6.2消息处理具体功能设计 54.6.3Socket操纵层详细设计 54.7系统业务功能设计 54.7.1物资发送功能设计 54.7.2线路编辑功能设计 54.7.3物资运输功能设计 54.7.4权限操作功能设计 54.8数据库设计 54.8.1发货操作模块的表设计 54.8.2线路编辑模块的表设计 54.8.3物资运输模块的表设计 54.8.4权限操纵模块的表设计 54.8.5消息处理模块的表设计 54.9本章小结 5第5章系统实现 55.1地图数据传输与显示 55.2客户端设计与实现 55.2.1JavaScript语言面向对象编程 55.2.2客户端请求协议和请求流程实现 55.2.3客户端框架实现 55.3系统安全操纵实现 55.4物资处理模块的实现 55.5消息处理模块的实现 55.6本章小结 5第6章系统测试 56.1单元测试 56.2集成测试 56.3系统测试 56.4本章小结 5第7章结论 57.1本文工作总结 57.2进一步展望 5参考文献 5致谢 5引言课题研究的背景和来源随着现代科学技术迅猛进展，全球经济一体化的趋势加强，各国都面临着前所未有的机遇和挑战。物流作为一种先进的组织方式和治理技术，被广泛认为是企业在降低物资消耗，提高劳动生产率以外的重要的利润源泉，在国民经济和社会进展中发挥着重要作用。物流业产生于20世纪60年代，进展到90年代，是以满足客户要求为目的，对物资、服务和相关信息在产出地和销售之间的实现高效率和低成本的正向和逆向的流淌和存储所进行的打算执行和操纵过程。由于现代生产技术的进展，产品的生命周期越来越短，在社会生产开始由单一品种的大批量生产向小批量、多品种定制化生产的同时，物流业开始由大批量、长周期的物流向小批量、多频次的方向进展，使物流的操纵越来越复杂。随着科学技术特不是信息技术的进展，信息化的物流使企业能够在全球范围内进行超时空的交易，又促进了物流业的进一步进展与繁荣。在整个物流决策中，运输成本占到物流总成本的35%~50%左右。因此，物流信息化的重点在于物流运输系统信息化[1]。物流信息化的技术要紧包括：全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）、射频（RF）、条形码和电子数据交换技术等。其中GIS技术起到一个特不重要的作用。GIS是一种以采集、贮存、治理、分析和描述整个或部分地球表面与空间地理分布有关数据的空间信息系统。在现代信息社会里，GIS作为一种集地理空间特征和各种统计信息为一体的专门信息系统，是信息高速公路上的节点和基础设施，受到全社会的广泛关注，成为目前国内热门的研究课题。GPRS，GPS技术的进展又为GIS数据的实时猎取和实时传输奠定了坚实的基础。基于GIS的系统差不多开始在各个领域出现。尤其以交通运输、物流、森林数据分布等与地理数据关系最为紧密的领域为甚。在物流系统中，GIS技术能够在模型参考数据、车辆监控和实时调度、监控车辆位置与状态、车辆导航以及选择最佳路径等大量涉及空间数据和属性数据的世纪应用中，提供有效的治理和科学决策依据[2]。关于基于C/S架构的GIS系统来讲，服务器负责收集实时的地理数据，客户端负责访问。这种架构尽管能够充分利用客户端计算机的计算能力，降低服务器所承受到的压力。然而弊端也是专门明显的，客户端过分臃肿，数据完整性不可控，不能适应复杂网络环境，安全性得不到保障，功能可扩展性低，代码维护困难重重和服务器资源白费等。无法胜任分布式应用系统的复杂性，客户端软件系统只能运行在单一操作系统平台上，采纳相同的网络传输协议等局限都大大阻碍了软件系统的可部署环境，如此就增加了企业在硬件及网络资源重复性投入的成本。可扩展性受到限制，软件系统被安装在客户端，一旦软件发觉Bug，软件需要升级，对软件的修改将是企业的一笔不小的开支。关于GIS系统来讲，数据源可能分布在多个不同地点，客户端也分布在不同的地点，那么整个系统在物理架构上来讲确实是一个分布式的系统。关于这种系统来讲，要提高系统的运行效率、适应复杂的网络环境、降低维护费用，那么B/S架构相关于C/S架构有更大的潜力。随着Web技术的进展，Web技术与GIS相结合产生的WebGIS成为GIS技术进展的必定趋势。相关于传统的C/S架构的GIS系统。WebGIS系统采纳B/S架构。部署和升级时只需要对服务器进行操作，节约了企业的资源。目前Web软件架构的进展，使得B/S架构差不多向多层架构的方向进展，一般由客户端、Web服务层、应用服务层、数据层等组成。客户端即扫瞄器，负责用户的输入和结果的显示；Web服务层提供JSP或者Servlet等的开发、部署和运行，为客户端预备前端显示页面代码；应用服务层实现企业业务逻辑和业务实体，并提供开发、部署和运行环境，同时该层也提供对分布式网络环境的支持，使得Web软件架构具备跨操作系统平台和跨网络传输协议等优势；数据层封装了数据库的底层操作，包括添加、查询、修改和删除等。B/S可分布式的架构能够明显减轻各个服务器的负载，提高系统的整体运行速度。通过B/S架构提供的WebService服务，客户端能够利用JavaScript代码操纵对各个WebService的访问顺序，从而轻松地修改业务操作的实现流程，这关于业务流程比较相似的物流企业来讲，意味着开发出来的系统通过简单配置能够方便地运用到其他企业的运营治理中，大大提高了可系统的扩展性和复用性。综上所述，需要一套基于WebGIS的物流信息系统来优化物流系统的流程，提高企业的运行效率，降低运营成本。课题研究成果应用的实际意义本文研究的要紧目的是实现一个Web客户端到GIS数据源之间进行消息传输的通用框架，并在此基础上实现物流系统需求的功能。由于各个企业有各自的业务流程和数据表示方法，平常开发的过程中需要对不同的企业实现不同的数据结构和业务流程。而在系统开发的时候往往针对一个企业进行数据定义和建模开发。这种开发方式偏重于应用，没有过多的考虑系统的复用。假如需求有了变化，往往要大面积地修改代码，甚至是重新开发。如此就白费了大量的人力物力。要达到降低开发成本的目的，最直接的方法确实是复用往常的系统。然而企业之间业务流程和数据表达方式的差异提高了系统复用的门槛，降低了不同企业之间软件复用的可能性。然而关于物流系统来讲，它们处理物资的业务流程过程中数据流向和处理处理方式是相同的，只是存在不多的差异。而在基于WebGIS的系统中，由于GIS数据源和Web客户端的抽象化，使得它们与服务器之间的数据流淌更加清晰。最终能够整理出一份关于Web客户端和服务器进行交互的通用需求和一份物流系统物资处理流程的通用需求。在软件复用中，假如一系列的系统共享特定的领域中的明确需求，那么这一系列的系统构成软件的产品线。它们之间能够共享架构，从而缩短类似系统的开发时刻，提高开发的效率[3]。因此本系统能够侧重架构设计，从而产生一个能够复用的，支持GIS数据源、服务器、Web客户端之间进行数据流淌和数据处理的架构。架构确定了系统整体结构、层次划分、不同部分之间的协作关系以后，所形成的具体实现组成了可复用的框架。框架的作用，在于确定企业各种业务的具体技术实现，并规定它们在系统中的组织方式和协作方式，从而组成完整的企业应用解决方案，快速的完成系统开发[4]。在框架的基础上，实现物流系统处理物资流程的通用需求，提供尽可能小的WebService接口。如此，Web客户端能够利用Ajax技术和服务器交互，将WebService提供的服务连接起来，组成具体的业务流程。本课题研究的系统，确实是要通过Web服务器在企业的不同GIS数据源和Web客户单的治理人员之间搭建一个实时的数据传输和处理架构，产生适用于WebGIS系统的通用模板。并在此基础上添加数据结构和业务处理流程，实现物流企业中物资输入、线路定义、车辆监控、实时消息传输等功能。考虑到物流企业需求之间的相似性，本系统的构建的框架能够通过简单的配置并添加适当的数据结构，直接应用到其他的企业中。本文的内容及要紧工作本文在分析介绍了WebGIS技术，WMS/WMF协议、WebGIS相关的组件的基础上，基于物流系统的需求特点，介绍了GIS数据转发传输和处理架构，同时实现了物流系统的差不多功能。各章的内容组织如下：第2章介绍了GIS技术、WebGIS技术的协议和开源平台、Ajax技术以及Spring框架技术；第3章分析了系统的开发环境，利用用例建模分析系统的功能需求，同时依照实际情况补充了部分需求，提出了非功能性需求，并描述了系统术语表；第4章对系统进行总体设计，并对服务层、Web服务层、数据访问层、消息处理部分、socket操纵层等进行详细设计，对系统中物资运输、线路编辑、权限操纵、发送物资等功能进行了详细设计，对介绍了系统中数据库表；第5章要紧介绍了JavaScript语言的面向对象和事件驱动的实现，展示了Web客户端依照相关协议与服务器交互的流程，并介绍了客户端框架的实现以及定时更新机制的实现。最后是服务器端的具体实现，展示了安全操纵机制下用户访问服务器的流程、物资从发货到最后提货的整个处理流程，重点介绍了消息在治理人员、服务器端、车辆终端之间进行交互的传输和处理流程；第6章介绍了利用工具进行测试的情况，并对出现的错误进行了分析解决；第7章结论部分是对整个论文工作的总结以及下一步工作的展望，指出我们工作中有待改进的地点，同时指明了下一步的研究方向。相关技术简介GIS技术GIS是以采集、存储、治理、分析、描述和应用整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的计算机系统。它由硬件、软件、数据和用户有机结合而构成。GIS要实现的五个差不多功能为：数据输入、数据编辑、数据存储与治理、空间查询与空间分析以及图形输出与交互操作。GIS始于60年代的加拿大与美国，尔后各国相继投入了大量的研究工作，自80年代末以来，随着计算机技术的飞速进展，地理信息的处理、分析手段日趋先进，GIS技术日臻成熟，已广泛地应用于环境、资源、石油、电力、土地、交通、公安、急救、航空、市政治理、都市规划、经济咨询、灾难损失推测、投资评价、政府治理和军事等与地理坐标相关的几乎所有领域。GIS技术依托的要紧工具和平台是计算机及其相关设备。进入90年代以来，随着计算机技术的进展，计算机微处理器的处理速度愈来愈快，性能价格比更高；其存储器能实现将大型文件映射至内存的能力，同时能存储海量数据。此外，随着多媒体技术、空间技术、虚拟实景、数字测绘技术、数据仓库技术、计算机图形技术、三维图形芯片、大容量光盘技术及宽频光纤通讯技术的突破性进展，消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立，以及能够提供接近实时对地观测图像的高分辨、高光谱、短周期遥感卫星的大量发射，这些为GIS技术的广泛、深入应用展示了更加光明的前景。同时，也使当前的GIS已不能满足信息时代、数字时代的要求，目前GIS总体上呈现网络化、开放性、虚拟现实、集成化、空间多维性等进展趋势。WebGIS技术WebGIS介绍WebGIS是GIS技术与WWW技术的结合，是在Internet网络环境下的一种传输、存储、处理、分析和显示与应用地理信息的计算机系统。称之为WebGIS的缘故是大多数客户端应用采纳了WWW协议。在Internet的支持下，依照TCP/IP和HTTP协议，WebGIS把支持标准的HTML的扫瞄器作为统一的客户端，因此狭义地讲WebGIS是一种在Internet上进展起来的新技术，其核心是将GIS功能嵌入到满足HTTP和TCP/IP标准的Internet应用体系中，实现Internet环境下地理信息的有效治理和处理。与传统的地理信息系统相比较，WebGIS有如下特点：(1)更广泛的客户访问范围。客户能够同时访问多个位于不同地点的服务器上的最新数据，而Internet所特有的优势大大扩展了GIS的数据的处理能力，增强了空间数据的时效性。(2)客户端的平台独立性。不管客户机是何种操作系统，只要支持通用的Web扫瞄器，用户就能够访问GIS数据及服务器所提供的服务。(3)更简单的操作。要推广GIS，使GIS系统为宽敞的一般用户所同意，而不仅仅局限于少数受过专业培训的用户，就要降低对系统的操作难度。通过Web扫瞄器提供友好的用户界面无疑是一种专门好的选择。(4)更高效的计算负载平衡。传统的GIS大都使用文件服务器结构的处理方式，其处理能力完全依靠客户端，效率较低。而当今的一些高级的WebGIS能充分利用网络资源，将复杂的处理交由服务器处理，而简单的操作则由客户端直接完成。这种计算能灵活地在服务器端和客户端之间合理地分配处理任务，提高网络资源的利用效率，提高了系统的性能。(5)分布式的系统。Internet的一个特点确实是它能够访问分布式数据库和执行分布式处理，即信息和应用能够部署在跨越整个Internet的不同计算机上。GIS数据和分析工具是独立的组件和模块，WebGIS利用Internet的这种分布式系统把GIS数据和分析工具部署在网络不同的计算机上，用户能够从网络的任何地点访问这些数据和应用程序，不需要在本地计算机上安装GIS数据和应用程序，只要把请求发送到服务器，服务器就会把数据和分析工具模块传送给用户，达到实时部署的性能。(6)动态性。由于WebGIS是分布式系统，数据与应用程序部署在不同的计算机上，随时可能被治理员更新，关于Internet上的每一个用户来讲，都能得到最新的数据和应用程序的最新版本，只要数据源发生变化，和数据源的动态连接将保持数据的实时性。(7)交互性。WebGIS可使用户在Internet上操作GIS地图和数据，用Web扫瞄器(IE，Netscape等)执行部分差不多的GIS功能：如缩放，漫游，查询和标注，甚至能够执行空间查询：如“离你最近的旅馆或饭店在哪儿”，或者更先进的空间分析：比如缓冲分析和网络分析等。在Web上使用WebGIS就和在本地计算机上使用桌面GIS软件一样。(8)经济性。一般专业的GIS软件特不昂贵，而关于一般用户来讲，只使用一些最差不多的功能，想购买专业软件显得不太可能，也不经济。WebGIS在客户端只需要扫瞄器，GIS数据和GIS软件的治理与维护差不多上由服务器完成，因此系统成本比以往全套GIS软件平台要少得多，客户端软件的简单化节约的维护费用也是专门可观的。WebGIS协议介绍开放式地理信息系统协会（OpenGISConsortium,OGC）是非营利、国际自发性、研究地理信息系统标准的国际组织。OGC所提供的规范是关心GIS开发者制造一个高效、无隔阂和透明的地理信息系统使用、分析、处理的环境[5]。开放式地理信息系统（OpenGIS）正是由OGC提出的一个为了实现开放式地理信息系统而提出的开放式地理空间数据互操作规范。按照OpenGIS的规范，能够构造一个能猎取分布式地理空间数据和空间服务资源的软件框架。OpenGIS给全世界的软件开发商一个详细的通用界面模板，使得不同开发商依照OpenGIS开发出来的不同GIS软件能够进行互操作。OpenGIS围绕着地理空间信息共享和提供地理空间处理服务两个技术目标，要紧包括三部分内容：开放式地理空间数据模型、OpenGIS服务模型和信息团体模型。其中与WebGIS有关的协议要紧有：GML（GeographyMarkupLanguage），WFS（WebFeatureService），WMS（WebMapService），SLD（StyledLayerDescriptor），WCS（WebCoverageService）和WSCS（WebServicesCommonSpecification）等规范[6]。其中GML、WMS、WFS和WCS能够作为Web服务的空间数据服务规范，又能够作为空间数据的互操作实现。只要某一个GIS软件支持那个接口，部署在本地服务器上，其他GIS软件就能够通过那个接口得到所需要的数据。GML协议GML是一种用于建模、传输和存储地理及与地理相关信息的XML编码语言，它包括了地理要素（Feature）与层（Coverage）的空间与非空间特征。GML建立在W3C系列标准之上，以一种互联网上容易共享的方式来描述、表达地理信息，是第一个被GIS界广泛同意的元标记语言。在这之前开发的各种用于存储和交换地理信息的文件格式或标准，由于缺少相应的支持工具，而没有被广泛同意。GML的一个重要优势确实是它能够让开发者或用户特不灵活地使用已被广泛同意的XML技术，它建立在XML、XMLSchema、XLink和XPointer基础之上，GML数据能够专门容易地与非空间数据集成使用。GML使用XML对地理数据进行编码，为开发商和用户提供了一种开放的、中立于任何厂商的地理数据建模框架，使地理信息能够在不同领域、不同部门进行语义共享。GML采纳要素来描述地理实体和地理现象，GML要素是通过其属性（property）来描述的，这些属性包括：空间属性、时态属性及其他非空间时态属性。OGC先后推出了3个版本的GML，GML1.0版本于2000年4月正式推出，GML2.0版本于2001年2月推出，GML2.12版本于2002年9月推出，2003年1月推出GML3.0版本。3.0版增加了对复杂的几何实体、拓扑、空间参照系统、元数据、时刻特征和动态要素等的支持，使其更加适合描述现实世界问题。GML作为一个空间数据编码规范，它并没有强制采纳它的用户使用规定的XML标识，而是提供了一套差不多的标签、公共的数据模型，以及用户构建应用模式（GMLApplicationSchemas）的机制[7]。WMS协议WMS从动态的地理信息中位置数据，产生空间参考数据的地图。地图的格式能够为PNG/GIF/JPEG/SVG/WebCGM中的任意一种。那个规范定义了三个操作：GetCapabilities操作返回XML格式的服务级元数据，它是对服务信息内容和可同意请求参数的一种描述；GetMap用来从地图服务器得到一副具有特定的地理位置坐标范围的地图图像，在构造请求时需要设置图层名称、坐标范围、返回图像的高宽和格式等；GetFeatureInfo是WMS可选的服务，用来提供进一步查询地图上的某些专门要素的信息的接口[8]。WFS协议WFS向用户提供使用GML编码的地理空间要素数据，并支持在HTTP协议的分布式计算机平台上对地理要素进行查询、插入、更新和删除操作等。那个规范定义了五个操作：GetCapabilities返回WFS性能描述文档（用XML描述）；DescribeFeatureType向用户提供一个列表，表示WFS服务器能提供的服务的要素类型。列表还定义了请求具体要素实例时的请求格式以及输出时生成要素实例的方法。；GetFeature为一个猎取要素实例的请求提供服务；Transaction为事务请求提供服务；LockFeature处理在一个事务期间对一个或多个要素类型实例上锁的请求[9]。在具体的GIS应用当中，WFS经常用来实现对地图上数据的查询与修改，并经常与系统的领域层中的模型进行交互。WCS协议WCS协议是面向空间影像数据的，它将包含地理位置值的地理空间数据作为“覆盖（coverage）”在网上相互交换。WCS规范由三种操作组成：GetCapabilities，GetCoverage和DescribeCoverageType。GetCapabilities操作返回描述服务和数据集的XML文档。WCS中的GetCoverage操作是在GetCapabilities确定什么样的查询能够执行、什么样的数据能够猎取之后执行的，它使用通用的覆盖格式返回地理位置的值或属性。客户端能够指定猎取哪些覆盖，以及对空间和非空间的查询进行约束。DescribeCoverageType操作同意客户端请求由具体的WCS服务器提供的任一覆盖层的完全描述[10]。在MapBuilder库文件中，利用WCS进行地理空间数据数据交换。WebGIS的开源平台GeoServer地图服务器GeoServer是全面遵循OGC开放标准的J2EE实现，能够方便地公布地图数据，同时同意用户对特征数据进行更新、删除、插入等操作，通过GeoServer能够比较容易地在用户之间迅速共享空间地理信息。GeoServer支持PostGIS、oracle，mysql等数据库数据源以及shapefile，mapinfo等格式的文件数据源；能够运行在任何基于J2EE/Servlet容器上；能够通过WMS将数据采纳maps/images方式公布，也能够通过WFS协议直接公布实际数据。GeoServer集成了GeoTools工具。GeoTools是一款基于Java的开源GIS工具集，同意用户对地理数据进行差不多操作。通过GeoTools的各种接口和helper类，能够写入新的数据格式，通过GeoTools为GeoServer提供的插件，在不进行重新编译的情况下，能够让GeoServer支持更多的数据格式，甚至只需要通过GUI的option设置即可。PostGIS数据库治理系统PostGIS是由RefractionsResearchInc开发的，它是对象关系型数据库系统PostgreSQL的一个扩展，同意数据库存储处理GIS对象。PostGIS提供了基于WKT和WKB格式的EWKT和EWKB格式，存储与访问Geometry对象的功能；同时，也提供了丰富的维护、检索和空间运算函数，确保能对矢量格式的空间数据及其属性数据进行有效地组织、索引，并能依照用户需求进行自定义函数的扩充。PostGIS旨在支持开发PostGIS以支持重要的GIS功能，包括对OpenGIS的完整支持，高级拓扑的构建，用于显示和编辑GIS数据的左面用户界面工具和基于网络的访问工具。与单纯使用PostgreSQL相比，开发人员应用PostGIS更易于实现空间几何对象，PostGIS要紧优点有：(1)在3D扩展下支持OpenGIS的WKT空间数据对象，支持3DZ、3DM、4D坐标表示。(2)支持SQL及空间查询处理空间数据对象。(3)提供大量空间算子进行空间操作，并提供了支持多种标准投影类型的开源投影库（Proj4）。PostGIS支持的GIS对象是OGC定义的“简单要素”的超集[11]。MapBuilderMapBuilder是一个基于Ajax（AsynchronousJavaScriptandXML）技术的地图处理显示的Web开源客户端。它支持InternetExplorer6+、Mozilla1.3+、Netscape6+等扫瞄器。支持WMS和WFS-T服务。它依照WMS协议实现了地图显示、缩放、移动等操作，同时能够利用WFS-T协议修改服务器上的地图数据。通过简单的配置，MapBuilder中的组件能够轻松的嵌入到网页文件中。在具体实现上采纳MVC模式，MVC是ModelViewController（模型，视图，操纵器）的缩写。那个模式的目的是为了简化应用程式的实现。此模式包括三个独立组件。Model表示数据，用户期待看到的数据。View负责展示模型。视图在文本编辑器中可能按照适当格式显示一段文本，在多数情况下，试图在Web应用中生成HTML，以便客户端扫瞄器解释扫瞄。Controller是一段逻辑，负责处理请求和按照客户请求行动，创建适当的模型，并将其传递到视图以供显示。在MapBuilder中分不对应于模式（Model）、饰件（Widget）、工具（Tool）三种类型的JavaScript对象，实现了数据治理、信息表达和交互操作的模块化。MVC模式中的一个重要问题是数据的组织治理，关于MapBuilder而言确实是数据模型。MapBuilder不提供通常的点、线、面等几何对象的封装，整个数据流完全通过XML配置与解析进行治理，其优点是标准化程度高、客户端使用便捷、无需编码。这些数据流包括系统配置、地图配置以及服务器端交互所产生的各种GML数据。其中系统配置文件按照资源描述框架(ResourceDescriptionFramework,RDF)语法以Object-Property-Value格式定义所需对象，每个对象被给予一个唯一标识的ID，通过ID在全局域中可直接以config.objects.id来应用指定的对象实例。地图配置文件则按照OGC的WMC（WebMapContext）规范定义地图所需各参数，所有配置文件都将在页面加载时被自动解析，映射成为所定义的对象实例。系统配置自身被映射为模型对象Config，所有模型对象都派生自抽象类ModelBase，统一调用GET方法猎取数据信息，并以SET方法设置、修改模型信息和状态。GML数据仅作为中间交换数据存在，通常需要进行XPath或XSLT转换处理。MVC模式的另一个重要问题确实是消息的传递和相应。MapBuilder中由两种消息类型：一种是扫瞄器定义的各类系统消息，如鼠标按下事件等；另一种是自定义消息，如加载模型事件loadModel等。系统消息由派生自ToolBase类的工具对象处理，如响应鼠标点击事件。这些工具对象常作为饰件对象的一个属性配置在系统文件。事件对象则通过DIV等标记与网页建立关联来展现模型信息，一般派生自WidgetBase类。WidgetBase类与ModelBase类拥有共同的父类Listener，因此饰件对象注册给一个模型对象即可通过调用事件监听器互通自定义信息。模型的修改会阻碍饰件状态，饰件同样能够将系统事件的阻碍传递给模型处理[12]。Ajax架构 Ajax是一种创建交互网页的技术，由AdaptivePath的咨询顾问JesseJamesGarrett首先提出。它不是单一的技术，而是JavaScript、CSS、DOM、XMLHttpRequest对象的集合。其中JavaScript是通用的脚本语言，Web扫瞄器中嵌入的JavaScript解释器同意通过程序与扫瞄器的专门多内建功能进行交互。CSS（层叠样式表）为Web页面元素提供了一个可重用的可视化样式的定义方法。它提供了简单而强大的方法，以一致的方式定义和使用可视化式样。DOM（文档对象模型）以一组能够使用JavaScript操作的可编程对象展示出Web页面的结构。XMLHttpRequest对象同意Web程序从Web服务器以后台活动的方式猎取数据。在Ajax的使用当中，JavaScript定义了业务规则和程序流程。应用程序使用XMLHttpRequest对象以后台方式从服务器获得数据。DOM对象依照服务器得到的数据修改客户端Web页面中的元素值。CSS利用规定好的样式将DOM对象显示到扫瞄器中[13]。Spring架构Spring是一个开源的架构，由RodJohnson开发并在他的著作ExpertOne-on-One:J2EEDesignandDevelopment中进行描述。它用来简化企业应用程序的开发，使得程序仅仅利用JavaBean就能够完成往常只能由EJB来完成的工作。任何的Java应用程序都能从Spring框架的简单、可测试性和松耦合中得到好处，而不仅仅限定为服务器端的程序。在J2EE中，EJB的原意是为了解决诸如分布式对象和远程事务等问题而设计的复杂的组件。关于复杂度不高的企业项目，在开发时也必须要承担EJB的众多的Java源文件、繁杂的部署描述以及重型容器等不便。即使要解决的问题专门简单，EJB的使用也会使得企业系统的复杂度大大增加。因此使用Spring来替代EJB，它使得系统的复杂度依靠于要解决的问题，减少了容器对设计的侵蚀。在简化开发的同时，它尽量提供了和EJB相同的功能。Spring的信条是：J2EE应当是易于使用的。简单来讲，Spring是一个轻型的、操纵反转的同时支持面向方面的容器框架[14]。轻量级的容器意味着对程序代码做最少的改动，就能够获得Spring核心带来的好处。Spring框架的核心基于依靠注入（DependencyInjection,DI）技术。在Spring中，所有类资源都被应用为Bean，只需要遵循JavaBean的命名规则，DI机制就能够类属性配置操作与代码相分离。关于基于接口编程的程序，通过采纳DI，为基于接口的设计而编写的辅助代码大大减少，接近于零。Spring框架中DI带来的好处要紧有：(1)减少“粘合”代码。DI能够消除为了连接应用程序的各个部分而编写的大量代码。(2)依靠的外置化。Spring中DI的通过外置的配置文件来实现，因此能够将依靠外置化。要改变依靠只需要修改配置文件而不需要修改代码。(3)在统一的地点治理依靠。采纳传统方式治理依靠时，依靠关系会在代码中散布开，改变它们通常会带来问题。当时用DI的时候，所有关于依靠的信息都通过一个简单的库进行治理，使得治理依靠变得既简单又不容易出错。(4)提高可测试性。当面向DI设计类时，类之间的依靠能够方便的进行改变。这一点在系统进行测试时特不方便[15]。除了DI之外，Spring框架还提供：面向方面（AOP）编程机制、对数据访问的优化、事务治理、Web层的MVC架构、简化整合J2EE功能、远程访问（Demoting）支持、Mail支持、打算任务支持以及源代码级的Metadata（元数据）等功能。本章小结本章首先对GIS技术进行了介绍，包括GIS技术的差不多功能、应用范围、以及今后的进展趋势等。然后介绍了WebGIS，讲明了WebGIS的概念和优点；介绍了OGC组织以及它所提出来的GML、WMS、WFS、WCS等WebGIS所用到的OpenGIS协议，分析了每个协议的作用和相互的关系；同时介绍了支持WebGIS开发的开源平台，包括WebGIS服务器软件GeoServer、支持GIS操作的数据库PostGIS以及实现了WMS/WFS协议采纳MVC模式架构的MapBuilder地图操作组件。最后对用于Web2.0开发的Ajax架构，以及用于简化J2EE开发的Spring做了介绍。由本章的分析可知，J2EE平台下的WebGIS开发的协议差不多慢慢规范，有利于GIS系统的开发和不同系统的相互访问；支持软件也日渐增多，功能越发强大。其中Spring框架的出现更使得J2EE服务器编程变得愈发简单化和自动化。需求分析需求分析是软件开发流程中重要的一个环节，需求分析的差不多任务是依照用户的需求，准确定义要完成的系统的目标，回答系统必须“做什么”的问题。它的要紧用途是明确系统需求，是用户和开发人员之间进行讨论的基础，并作为系统设计、实现以及测试的依据。只有准确全面的需求猎取与分析才能保证系统设计、系统实现的顺利进行，为后期测试提供必要的支持。在参考了现有的GIS物流监控系统的功能，同时考虑到了系统的扩展性和成本的基础上，最后制定了本系统的具体需求。系统实现目标物流企业中，首先要对物资从发货人发送物资到收货人提取物资的整个过程进行治理和记录，要求能够随时了解物资的位置、状态等属性。同时治理人员通过系统能够猎取企业里运输车辆的位置、速度、方向、所载物资等参数，并能够发送命令给车辆，实时监控和治理整个物资运输流程。为保证物流系统能够有效地为物流企业治理人员服务，从功能上必须达到以下目标：(1)必须实现物流企业中业务流程的所有必需功能。作为物流企业的治理软件，系统必需能够实现诸如发送物资、运输物资、装载物资、卸载物资、车辆线路编辑等功能。保证系统实现的功能的有效性。(2)必须保证治理人员得到信息的及时性和真实性。治理人员作为整个系统的调度者，系统的信息必须及时地显示给治理人员。关于重要的信息，系统应该使用弹出警告窗口、修改显示信息的字体颜色等手段引起治理人员的注意，保证系统调度的及时性。(3)必须保证治理人员和运输车辆之间进行有效地、及时地通信。关于物流系统来讲，系统的实时调度和治理是十分重要的，其中对车辆的调度尤其重要。因此，要保证治理人员和运输车辆之间通信的及时性，提高系统调度的效率。系统运行环境为了充分使用物流企业的现有软硬件资源，在保障物流信息系统稳定、高效运行的前提下，达到降低成本的目的。依照系统需求，设定了物流信息系统的运行环境。网络环境：服务器和操作主机都需要采纳Internet,车辆终端通过GPRS-Internet网关最终连接到Internet。硬件环境：(1)服务器主机配置：CPU使用IntelP4Xeon,双CPU，内存为2GB，选用2块120GB的SCSI硬盘进行同时读写。(2)客户端机器配置：CPU最低IntelP=3\*ROMANIII800MHz以上，内存128MB以上。(3)车辆终端配置：每个车辆配置GPS数据收发器一个，用来猎取GPS数据，通过GPRS网络和服务器进行通信。(4)其他配置：GPRS-Internet数据转换网关若干，用来将GPRS网络中车辆数据转换为Internet网络中的数据。软件环境：服务器：Windows2000服务器版操作系统，Tomcat5.5服务器，GeoServer1.5.0地图服务器，PostGIS1.2.1数据库。客户端：Windows2000操作系统以上，IE6.0以上、Mozilla1.3以上或者Netscape6以上。系统的开发环境考虑到系统成本问题，全部采纳开源软件和框架来构建此系统。相对来讲，开源软件成本低，功能相对简单。服务器端软件环境：Web服务器采纳Tomcat5.5，它部署和使用起来都专门方便，支持的功能对本系统来讲差不多足够。地图服务器采纳GeoServer1.5.0，它是一个全面支持OGC开放性协议的开源地图服务器，能够分不以图片和实际数据的方式公布地图数据。数据库服务器采纳PostGIS1.2.1，它是对PostgreSQL8.2的补充，有丰富的数据类型和处理地理数据的函数，而且GeoServer与PostGIS之间的操作通过一定的优化。客户端环境搭建：地图显示采纳MapBuilder地图操作组件，它是由Javascript语言实现的一个库文件，能够方便的嵌入到网页中去。系统信息实时显示与实时更新的实现，需要采纳Ajax技术的支持。开发工具与支持环境：系统开发采纳Eclipse。考虑到系统的扩展性和实体类的独立性，采纳Spring作为J2EE实现的服务器端容器，数据库访问则采纳Ibatis组件实现。这些开源软件的采纳，降低了系统开发难度，提高了软件的可复用性。功能性需求描述在面向对象的系统分析中，猎取功能需求的最常用的技术确实是用例建模技术。它能够直观地向客户展示系统的功能，方便技术人员准确地猎取需求。在项目开发的前期，它关心开发人员理解系统的需求而不考虑具体的实现方法。用例，表示系统的一种行为或者某个功能。它是在特定条件下，为了达到某种目的，系统和用户之间进行交互的一个序列。用例模型由参与者和用例组成。参与者是与系统进行交互的外部实体，可能是某个人或者是某个事物[16]。图3.1显示的确实是本系统的用例图。本系统中，参与者有五个，治理人员、发货人、收货人、车辆和定时器。关于用例分析来讲，只有用例图和用例描述相结合才能表示系统的需求，相关的用例描述如下。图3.SEQ图_3.\*ARABIC1物流信息系统用例图发送物资用例标识：1.0 参与者：发货人简要讲明：发货人在系统要求下提供发送物资所需的信息，实现发货操作。差不多事件流：(1)发货人提供物资差不多信息，包括物资类不、大小、目的地、发货人信息、收货人信息等。(2)经相关人员检验物资状态，物资能够运输。(3)系统记录发货人和收货人信息，分配物资编号，计算物资运输费用，配置物资运输路经，将相关记录存储到系统中。(4)打印发货回执给发货人。查询物资状态用例标识：2.0 参与者：治理人员，发货人简要讲明：此用例中操作者可能为治理人员或者发货人。操作者向系统提供物资编号，系统以列表的方式显示物资的当前状态以及其他差不多信息。差不多事件流：(1)操作者提供物资编号进行查询。(2)系统进行查询，显示当前物资状态、位置等信息。提货用例标识：3.0 参与者：收货人简要讲明：物资到达站点以后，由收货人将物资提走。差不多事件流：(1)物资在卸货操作以后检测当前位置，若当前站点和目的站点相同，则提示相关人员物资差不多到达目的地。(2)治理人员联络收货人完成提货操作。系统修改物资的状态。查询系统信息用例标识：4.0 参与者：治理人员简要讲明：治理人员通过输入要查询项和查询条件，来完成对系统中某类信息的查询，结果采纳列表的方式显示。差不多事件流：(1)治理人员选择要查询信息的项，一共分为公司，站点，职员，车辆，物资，收发货人等几项。(2)治理人员从系统返回的能够选择的查询条件中选择一种，填写查询参数，进行查询。(3)治理人员得到最后要查询的项的具体信息列表。配置车辆线路用例标识：5.0 参与者：治理人员简要讲明：线路是若干站点之间有序的一个组合，是车辆运行的要紧依照。治理人员依照企业运营情况来编辑线路，并设置车辆的运营线路。差不多事件流：(1)治理人员依照当前企业运行状况来添加、删除线路。(2)治理人员选定一条线路。(3)治理人员更新线路上所运行的车辆的列表。实时显示系统信息用例标识：6.0 参与者：治理人员，定时器简要讲明：治理人员登录系统后，定时器会定时更新治理员看到的系统信息，包括地图信息、实时消息、其他信息等。差不多事件流：(1)治理人员登录系统，系统初始化，定时器开始运行。(2)定时器触发，向系统发出更新信息的请求。(3)Web客户端发送请求信息到服务器，将猎取的结果显示给治理人员。(4)为下一次更新信息设置定时器。传递消息用例标识：7.0 参与者：治理人员，车辆简要讲明：治理人员和车辆通过消息进行沟通，系统利用传递消息的通道能够对车辆进行实时调度，传递实时线路等。此用例中的消息发送者可能为治理人员或车辆。差不多事件流：(1)消息发送者编辑消息并发送到系统中。(2)系统依照消息的目的地对消息进行处理。(3)假如消息目的地为相关的治理人员，则在Web客户端猎取最新消息时，将消息显示给治理人员。假如消息目的地为车辆，直接通过系统发送到车辆上的同意装置。发送实时状态信息用例标识：8.0 参与者：车辆简要讲明：车辆定时将自己的状态发送给系统。系统利用车辆传回的信息进行车辆的实时操纵和调度。差不多事件流：(1)车辆依照通信装置的设置每个一段时刻将自己的状态，包括经纬度、方向、速度、油量等发送给系统。(2)系统将相关信息存储到指定的位置。车辆完成运输段用例标识：9.0 参与者：车辆简要讲明：车辆在两个站点之间的运行称为一个运输段，车辆在运行线路上运行时，会完成若干个运输段。差不多事件流：(1)车辆在动身站点装载能够用此车辆进行运输的物资。(2)车辆动身，驶往下一个站点。(3)车辆到达运输段的目的站点，卸载车辆上需要在此站点卸载的物资。操作物资用例标识：10.0 参与者：车辆简要讲明：操作物资表示在物资运输过程中的装货和卸货操作。差不多事件流：(1)车辆到达站点，依照物资的运输路线和车辆的运营线路，列出能够在此车辆上进行装载的物资信息。(2)按照物资的快慢速度将物资进行排序，优先装载“特快”级不的物资。(3)车辆离开站点，开始一个运输段。(4)车辆到达另一个站点，依照物资运输线路和车辆的线路，列出要在此站点进行卸载的物资信息。(5)关于所有需要进行卸载的物资，全部完成卸载。补充需求在车辆上的设备发生故障的情况下，会失去与系统地联系。在这种情况下系统要推断出哪辆车失去了联系，发送通知短消息到客户端，同时在客户端的地图上显示出来。提醒治理人员采取其他方式与车辆取得联系，了解车辆的当前状态，保证系统的正常运行。客户端要能够显示如下信息：总公司以及各个分公司的信息，公司站点的信息，车辆的信息，公司职员的信息以及其他信息等等。客户端采纳扫瞄器操作，需要定期向服务器发送各种请求才能保持当前信息的正确性。然而，考虑到服务器的负载情况，客户端没必要每一次都申请所有的信息。像车辆位置、实时消息等信息需要在10秒之内就要更新一次，而像公司介绍、车辆运营线路等信息一般几个小时更新就能够了。因此要求客户端能够设置不同信息项的更新时刻间隔。非功能性需求描述非功能性需求在整个系统中占有特不重要的位置，对系统的非功能性需求的满足是系统成功的基础，下面列出本系统的非功能性需求：(1)系统能够长时刻的持续工作。关于企业应用级的系统来讲，软件的稳定性与正确性一样重要。考虑到本系统的实际情况，服务器端的软件必须能够在24*7小时内不间断地稳定运行。(2)客户端信息更新更新等待时刻不能大于5秒。客户端对系统的响应是有时刻限制的，一般的查询等待时刻不能超过2秒，地图数据更新不能超过5秒。(3)系统要采纳B/S架构进行构建。考虑到B/S架构部署以及升级的简单化，因此要求采纳B/S架构进行构建。系统术语表系统开发过程中使用的一些名词可能和平常代表的意义不同或者是表示范围不同，系统中还会依照实际情况制造一些专有名词表示系统中的某些概念。为了不造成误解，加快系统开发进度，因此有必要列举系统的术语表，声明系统开发过程中能够遇到的要紧的概念和容易误解的概念。下面是本系统的术语表：物资：物流系统中进行运输的单位，一般是若干需要运输的物品的集合。它们在系统中使用一个编号，作为一个物品处理。客户：发货人和收货人在系统中都称为客户。消息：本系统中的消息表示车辆与所属的公司、车辆与车辆之间、不同公司的治理人员之间相互联系的文本消息、对车辆进行操纵的命令消息以及车辆发送到系统中的状态消息等。车辆：也叫做车辆终端，系统中用来运输物资的车辆，然而在与治理人员进行实时短消息交互的时候，表示的是车辆驾驶员与治理人员的交互。站点：系统中用来进行车辆停靠和物资中转的站点。线路段：任意两个站点之间都能够形成两个运输的有向序列，这种序列在系统中被称为线路段。车辆的运行线路确实是由若干的线路段组成。客户端：也叫做Web客户端，表示治理人员登录的远程Web扫瞄器进程，与系统进行交互。运输段：车辆在一个站点装货，动身到达下一个站点，卸货。那个过程被称为一个车辆运输过程，运输段表示车辆实际运输过程中产生的结果。治理人员：也叫做用户，在系统中指登录到Web客户端进行系统进行操作的职员。运营线路：车辆进行行驶所要遵从的线路，表示车辆应该在哪几个站点停靠。客户端子系统：实现客户端的系统架构和相关代码等，和客户端概念比较起来，更侧重与系统设计和代码的实现。物资运输线路：物资要从起始站点到达目的站点，需要在系统中的站点之间中转，而中转的站点之间形成的线路即为物资的运输线路，属于打算线路。本章小结本章首先介绍了系统的实现目标、运行环境和开发环境。然后通过用例分析的方式猎取和分析了系统的功能性需求，对需求进行了补充，提出了系统的非功能性需求。从而对系统的整体需求有了完整的了解。最后依照对需求分析中的专有名词的解释，得出了系统术语表。从本章的需求分析中能够得出，系统的功能性需求相对来讲比较易于实现，而非功能性需求比较严格。关于非功能性需求阻碍最大的确实是系统的架构，因此在设计和实现系统时，要在对系统的架构给予充分重视的前提下，实现功能性需求。系统设计系统设计原则(1)低成本。随着技术的进步和系统复杂性的增加，软件成本在整个系统中所占的比重越来越大，企业应用